德國蔡司全光譜陣列光譜儀器的主要基本特性:光譜覆蓋范圍、色散率、分辨率、光學性能等首先取決于色散分光系統的類型和性能。經典的色散分光系統主要有:棱鏡系統、光柵系統、干涉系統、調制系統等等,但在微小型光纖德國蔡司全光譜陣列光譜儀中,大多采用線陣CCD作為系統探測器,這就需要保證它的光譜成像面試平直并且光譜圖是發布均勻有規律的,因此主要選用光柵系統。反射鏡作為物鏡有很多顯著的優點:可以適用于從遠紫外到遠紅外的整個光學譜段范圍;另外反射鏡沒有色差,這顯著提高了儀器的光 學特性。因此,在設計中選用反射式平面衍射光柵色散分光系統。 (1)反射式平面衍射光柵的分光原理
與棱鏡相比,光柵雖然具有色散率大,分辨率高、光譜覆蓋范圍廣(反射式光柵不受材料透射率的影響)等優點;可由于制造工藝等原因,自從1814年夫瑯和費發明光柵的刻劃技術,直到**次世界大戰結束后的一段時期,光柵在德國蔡司全光譜陣列光譜儀器中都應用很少。近三十年來,由于光柵制造工藝的提高,光柵作為分光元件的應用才越來越廣。
光柵的種類很多,有平面衍射光柵、凹面衍射光柵、階梯光柵等。平面衍射光柵又有透射式和反射式兩種,目前透射式光柵在德國蔡司全光譜陣列光譜儀中已不采用。
反射式平面衍射光柵是在高精度平面上刻有一系列等寬、等間隔的刻痕制成的光學元件。一般的光柵在一毫米內刻有幾十至數千條的刻痕,刻劃面積可達到600mmX400mm。
(2)反射式平面衍射光柵的分光系統結構及其分析
反射式成像系統一般有三種:水平成像系統、垂直成像系統、自準直成像系統。把色散元件的主截面(即色散面)稱為系統的水平面,垂直主截面的平面稱為系統的垂直平面;若入射狹縫、色散元件、反射鏡及其它幾何像的中心都位于系統的垂直面內,就稱該系統為反射式垂直成像系統;若這些中心都在主截面內,就稱為反射式水平成像系統;自準直成像系統是一種聚焦光路和準直光路基本上重疊在一起的成像系統。